如图为某研究性学习小组设计的“验证机械能守恒定律”的实验装置．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳

Question

如图为某研究性学习小组设计的“验证机械能守恒定律”的实验装置．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉至水平后由静止释放，在最低点附近放置一组光电门，如图．测出小圆柱运动到最低点时通过光电门的时间 t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，重力加速度为g． ①某同学测出了悬点到圆柱重心的距离为L，若等式gL= 　　 成立，则可验证小圆柱下摆过程机械能守恒；②若小圆柱下摆过程中在误差允许范围内机械能守恒，用天平测出小圆柱的质量为m，则小圆柱下摆到最低点时绳子上拉力的理论值为 　　 ；③若在悬点O处安装一个拉力传感器，且在最低点时拉力传感器测出绳子上拉力比理论值偏大些，请分析可能的原因．（写出1条即可） 。

Answer 1

①  ②3mg. ③开始释放时初速度不为零或悬点到圆柱重心的距离L测得偏小或用天平测得小圆柱的质量比实际值小或小圆柱释放时在水平线的上方。

试题分析：①利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故： ，根据机械能守恒的表达式有： ，即 ，若等式 成立，则可验证小圆柱下摆过程机械能守恒； ②根据机械能守恒得：mgL= mv 2 。小圆柱下摆到最低点，根据牛顿第二定律得F﹣mg=   解得F="3mg." ③在最低点时拉力传感器测出绳子上拉力比理论值偏大些，可能的原因：开始释放时初速度不为零或悬点到圆柱重心的距离L测得偏小或用天平测得小圆柱的质量比实际值小或小圆柱释放时在水平线的上方。